Физики Университета Осло изучили, что произойдет при попытке условно «обрезать» фотон с помощью оптической заслонки. Фотон является элементарной частицей и не может быть разделен пополам в буквальном смысле. Однако ученые рассмотрели ситуацию, когда зеркало убирают в момент отражения фотона.
Расчеты показали, что вместо появления 2 фотонов, движущихся в разные стороны, может возникнуть сложное квантовое состояние. При измерении оно способно дать 0, несколько или большое число фотонов. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Авторы работы подчеркнули, что речь не идет о бесконечном количестве реально созданных фотонов. По словам соавтора исследования Йоханнеса Скаара, ожидаемое число частиц остается конечным. При медленном удалении зеркала оно будет небольшим, а при быстром — увеличится.
Бесконечное число фотонов могло бы потребовать бесконечно быстрого перемещения зеркала, что невозможно на практике. Также при более медленном удалении отражающей поверхности снижается вероятность зарегистрировать большое количество фотонов. Ученые отмечают, что подобное преобразование связано с переходом энергии вакуума в энергию реальных фотонов.
Исследователи считают, что провести такой опыт технически возможно. Узкополосные фотоны могут иметь протяженность в несколько метров и даже километров, поэтому зеркало не требуется перемещать с недостижимой скоростью. Вблизи области изменения состояния может наблюдаться множество фотонов, тогда как слева будет фиксироваться 1 фотон, а справа — отсутствие фотонов.